OPTIMASI SUMBER NITROGEN PROBIOTIK KHAMIR R 1 DAN R 1 10 DALAM MEDIUM EKSTRAK SINGKONG

Transkripsi

1 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 OPTIMSI SUMER NITROGEN PROIOTIK KHMIR R 1 N R 1 10 LM MEIUM EKSTRK SINGKONG (Optimization of Nitrogen Sources for R1 and R110 Yeast Probiotic in assava Extracts) IRWN SUGORO Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi TN STRT Production of ruminantia yeast probiotic was effected by nitrogen sources. The aims of experiment were to know sources, concentration and absorption of nitrogen for the growth of R1 and R 1 10 yeast isolates. The nitrogen sources were urea and ammonium sulphate. This experiment were optimation of nitrogen sources (nitrogen concentration 0.12%, 0.2% and 0.%), biomass production of the best nitrogen concentration, and measurement of nitrogen absorption. The results showed that the optimum of nitrogen concentration was 0.% urea and 0.12% ammonium sulphate for R1, and 0.2% urea and 0.2% ammonium sulphate for R2. Prosentase of nitrogen absorption in ammonium sulphate was higher than urea, i.e % for R1 and.1% for R Key Words: Yeast Probiotic, Urea, mmonium Sulphate and Ruminantia STRK Produksi probiotik khamir untuk ternak ruminansia dipengaruhi oleh sumber nitrogen. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui sumber, konsentrasi dan penyerapan nitrogen yang optimum untuk pertumbuhan isolat khamir R 1 dan R Sumber nitrogen yang digunakan adalah urea dan ammonium sulfat. Penelitian ini terdiri dari optimasi medium pertumbuhan (konsentrasi nitrogen 0,12%, 0,2% dan 0,%), produksi biomassa hasil medium perlakuan terbaik dan pengukuran penyerapan nitrogen. Hasil percobaan menunjukkan bahwa konsentrasi yang optimum untuk isolat khamir R 1 adalah urea 0,% dan amonium sulfat 0,12% dan R 1 10 adalah urea 0,2% dan amonium sulfat 0,2%. Persentase jumlah nitrogen yang diserap oleh sel khamir dengan amonium sulfat memberikan hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan urea, yaitu sebesar 20,93% untuk isolat khamir R 1 dan,1% untuk isolat khamir R Kata Kunci: Probiotik Khamir, Urea, mmonium Sulfat, Ruminansia PENHULUN Suplementasi kultur khamir pada pakan dapat meningkatkan produksi susu pada sapi dengan komposisi protein dan laktosa yang lebih tinggi (LSHIKH et al., 2002), menstimulasi nafsu makan, meningkatkan populasi mikroba menguntungkan, meningkatkan kecernaan serat, menstabilkan rumen, meningkatkan produksi dan regulasi enzim pencernaan, produksi vitamin untuk meningkatkan kecernaan dan nutrisi, menekan pertumbuhan bakteri patogen, menekan produksi ammonia, menginaktifkan toksin, dan menghasilkan faktor pertumbuhan untuk bakteri pendegradasi serat (KUNG et al., 199). Isolat khamir yang digunakan adalah isolat khamir R 1 hasil isolasi dari cairan rumen kerbau dan isolat mutan R 1 10 hasil irradiasi sinar gamma. Produksi biomassa probiotik khamir dapat dilakukan dengan menggunakan bahan-bahan yang murah dan mudah didapat seperti singkong. ahan ini memiliki kandungan karbohidrat tinggi sehingga cocok untuk pertumbuhan sel khamir tetapi memiliki kandungan nitrogen yang rendah (GRIFFIN, 191). Oleh sebab itu perlu dilakukan optimasi dengan menggunakan berbagai sumber nitrogen serta berbagai konsetrasinya. Sumber nitrogen yang digunakan dalam percobaan ini adalah urea dan amonium sulfat. Kedua sumber ini sering digunakan juga untuk bahan 90

2 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 pelabelan karena ada yang bersifat isotop seperti N-1. Hasil percobaan ini diharapkan dapat memberikan konsentrasi nitrogen yang optimum dari urea dan amonium sulfat terhadap pertumbuhan isolat khamir R 1 dan R 1 10, serta didapatkan jumlah nitrogen yang diserap oleh sel khamir yang akan digunakan untuk perunutan probiotik berlabel. MTERI N METOE ahan. Isolat khamir yang digunakan adalah R 1 yang merupakan mikroba khamir yang diisolasi dari cairan rumen kerbau serta isolat khamir R 1 10 yang merupakan hasil iradiasi sinar gamma dengan dosis 10 Gy. ahan percobaan yang digunakan adalah Potato extrose gar (P), Potato extrose broth (P), dan ekstrak singkong. Sterilisasi bahan dilakukan dengan menggunakan autoklaf pada suhu 121 dan tekanan 1 atm selama 1 menit. Pembuatan kultur inokulum. Pembuatan kultur inokulum dilakukan dengan cara menginokulasikan isolat khamir R 1 dan R 1 10 sebanyak 1 öse ke dalam medium P miring, lalu diinkubasi selama 1 hari pada suhu kamar. Setelah 1 hari, isolat khamir R 1 dan R 1 10 dalam medium P miring diinokulasikan masing-masing sebanyak tiga öse ke dalam 30 ml medium P. Kemudian diinkubasi dalam inkubator shaker selama 1 hari pada suhu kamar, agitasi 120 rpm. Optimasi medium perlakuan. Kultur inokulum diinokulasikan sebanyak 10% v/v (10 sel/ml), yaitu 1,2 ml untuk R 1 dan 0,3 ml untuk R 1 10 ke dalam masing-masing medium perlakuan (Tabel 1), lalu diinkubasi dalam inkubator shaker pada suhu kamar, agitasi 120 rpm. Hasilnya digunakan untuk perhitungan jumlah sel dan pengukuran, pengambilan dan pengukuran sampel dilakukan setelah diinkubasi pada jam ke 0,, 10, 1, dan 2. Perhitungan jumlah sel dilakukan dengan cara sampel dipipet sebanyak 0,1 ml dan dimasukkan ke dalam tabung eppendorf lalu ditambahkan 0,9 ml Nal 0,%, kemudian dihitung menggunakan kamar hitung Neubauer dengan bantuan mikroskop pembesaran 00x. Pengukuran dilakukan dengan cara sebanyak ml sampel dituang ke dalam tabung reaksi, kemudian diukur dengan menggunakan alat meter. Hasil dari optimasi medium perlakuan yang terbaik ini digunakan untuk produksi biomassa dan pengukuran penyerapan nitrogen. Tabel 1. Komposisi medium perlakuan Medium Ekstrak singkong Komposisi Urea/ammo nium sulfat sam laktat (ml) 30 0,12 0, ,2 0, ,0 0, ,33 Produksi iomassa. Kultur inokulum diinokulasikan sebanyak 10% v/v (10 sel/ml), yaitu 1,2 ml untuk R 1 dan 0,3 ml untuk R 1 10 ke dalam medium perlakuan terbaik kemudian diinkubasi selama 10 jam dan 2 jam dalam inkubator shaker pada suhu kamar, agitasi 120 rpm. Lalu disentrifugasi pada 3000 rpm selama 10 menit, pelet yang diperoleh dikeringkan di oven pada suhu 0 selama 1 hari. Pengukuran Konsetrasi Nitrogen. Pelet hasil produksi biomassa ditempatkan dalam labu Kjeldahl ditambah 10 ml digestion mixture lalu dipanaskan sampai bening dan diencerkan dengan akuades 2 ml. Sampel diambil ml dalam labu destilasi, ditambahkan 10 ml Hl 0,1 N, indikator PP (phenolphthalein) 3 tetes dan 1 ml NaOH 0%. Hasil destilasi ditampung sampai 0 ml kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai berubah warna dari jernih menjadi merah muda. nalisis data. ata dianalisis dengan menggunakan uji korelasi bivariat dan uji lanjut Spearman (P < 0,01) dengan bantuan program SPSS. Pembuatan kurva dilakukan dengan program Excel. Penghitungan % penyerapan N dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: % penyerapan = _ jumlah N dalam sel x 100 % jumlah N dalam medium 90

3 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 HSIL N PEMHSN Optimasi urea sebagai sumber nitrogen Pertumbuhan isolat khamir R 1 dan R 1 10 menunjukkan adanya perbedaan pola kurva pertumbuhan untuk masing-masing variasi konsentrasi urea (Gambar 1). Umumnya, pertumbuhan tidak melalui fase adaptasi terlebih dahulu tetapi langsung fase eksponensial. Hal tersebut menunjukkan bahwa isolat khamir R 1 maupun R 1 10 mampu memanfaatkan urea sebagai sumber nitrogen secara efisien sehingga tidak memerlukan waktu yang lama untuk tumbuh dan bereproduksi. ata hasil uji statistik terhadap pertumbuhan isolat khamir R 1 menunjukkan bahwa pertumbuhan pada medium perlakuan dengan terdapat hubungan yang sangat signifikan yaitu tingkat pertumbuhan yang tidak berbeda nyata (P < 0,01). Puncak pertumbuhan pada setiap medium perlakuan terjadi pada waktu yang berbeda-beda, medium perlakuan dan terjadi pada jam ke-1 sedangkan medium perlakuan dan terjadi pada jam ke-10 (Gambar 1). Puncak pertumbuhan tertinggi terjadi pada medium perlakuan dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml. Hal tersebut dapat terjadi karena pemberian konsentrasi urea yang sangat rendah pada medium perlakuan yaitu hanya sebesar 0,12%. alam pemenuhan unsur nitrogen, khamir dapat tumbuh optimal pada konsentrasi yang sangat rendah (GRIFFIN, 191). Sedangkan data hasil uji statistik terhadap pertumbuhan isolat khamir R 1 10 menunjukkan bahwa pertumbuhan pada medium perlakuan dengan terdapat hubungan yang sangat signifikan yaitu tingkat pertumbuhan yang tidak berbeda nyata (P < 0,01). Puncak pertumbuhan pada setiap medium perlakuan terjadi pada waktu yang berbeda beda, medium perlakuan terjadi pada jam ke-1 sedangkan medium perlakuan dan berturut-turut yaitu jam ke-10 dan jam ke-2 (Gambar 1). Puncak pertumbuhan tertinggi terjadi pada medium perlakuan (kontrol) pada jam ke-10 dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml. Pertumbuhan sel pada medium perlakuan (kontrol) yang lebih tinggi dibandingkan medium perlakuan, dan, hal ini dapat disebabkan dari penggunaan konsentrasi urea yang terlalu tinggi sehingga menimbulkan efek racun bagi pertumbuhan sel khamir dan dapat pula terjadi karena sel khamir R 1 10 telah mengalami mutasi N akibat dari iradiasi sinar gamma dengan dosis 10 Gy sehingga kemampuan pertumbuhannya menjadi berkurang (SUGORO, 200). Perubahan medium isolat khamir R 1 yaitu berkisar,02,22, sedangkan medium.. Log Jumlah sel/ml.. Log Jumlah sel/ml Gambar 1. Kurva pertumbuhan isolat khamir R 1 () dan R 1 10 () dalam medium Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,12%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,2%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat) dengan inkubasi pada suhu kamar dan agitasi 120 rpm 90

4 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 isolat khamir R 1 10 yaitu berkisar,0,03 (Gambar 2). Nilai yang diperoleh pada umumnya masih berada pada kisaran untuk pertumbuhan khamir. Kisaran untuk pertumbuhan khamir minimum 1, 3,; optimum,0, dan maksimum,0, (FIELS, 199). Kenaikan terjadi karena urea terhidrolisis oleh enzim urease menjadi amonia dan karbondioksida, dimana amonia yang terbentuk selama proses pertumbuhan sel dapat menyebabkan meningkatnya (ROWN 190). Pertumbuhan terbaik untuk isolat khamir R 1 terjadi pada medium perlakuan dimana puncak pertumbuhannya terjadi pada jam ke- 10 dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml, laju pertumbuhan yang tercepat yaitu 0, sel/jam, dan berada pada pertumbuhan yang optimum yaitu,3. Sedangkan untuk isolat khamir R 1 10 pertumbuhan yang terbaik terjadi pada medium perlakuan dimana puncak pertumbuhannya terjadi pada jam ke-10 dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml, laju pertumbuhan yang tercepat yaitu 0,3 sel/jam, dan berada pada pertumbuhan yang optimum yaitu,2. Optimasi ammonium sulfat sebagai sumber nitrogen Pertumbuhan jumlah sel dari isolat khamir R 1 maupun R 1 10 dengan pemberian ammonium sulfat sebagai sumber nitrogen, pada umumnya menunjukkan adanya perbedaan pola kurva pertumbuhan. Sebagian besar mikroorganisme memiliki kemampuan untuk memanfaatkan amonium sebagai sumber nitrogen (HRER dan IJKHUIZEN, 193). Hal tersebut tidak berlaku untuk pertumbuhan sel dari isolat khamir R 1 maupun R 1 10, dengan pemberian amonium sulfat memberikan pertumbuhan sel yang abnormalitas ditandai dengan pertumbuhan awal yang mengalami fase adaptasi terlebih dahulu. Hal tersebut menunjukkan bahwa isolat khamir R 1 maupun R 1 10 memerlukan waktu beradaptasi terhadap penggunaan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen untuk tumbuh dan bereproduksi. ata hasil uji statistik terhadap pertumbuhan isolat khamir R 1 menunjukkan bahwa pertumbuhan pada setiap medium perlakuan tidak terdapat hubungan yang sangat signifikan (P < 0,01). Puncak pertumbuhan pada medium perlakuan, dan terjadi pada waktu yang sama yaitu jam ke-10, sedangkan medium perlakuan terjadi pada jam ke-1 (Gambar 3). Puncak pertumbuhan tertinggi terjadi pada medium perlakuan (kontrol) dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml. Hal tersebut dapat disebabkan dari penggunaan konsentrasi amonium sulfat yang terlalu tinggi sehingga menimbulkan efek racun bagi sel khamir serta pertumbuhannya pun menjadi terhambat dan dapat pula terjadi karena isolat Gambar 2. Kurva perubahan isolat khamir R 1 () dan R 1 10 () dalam medium Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,12%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,2%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + urea 0,%) Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat) dengan inkubasi pada suhu kamar dan agitasi 120 rpm 90

5 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 khamir R 1 dapat memanfaatkan zat zat yang terkandung dalam ekstrak singkong secara lebih optimal. Sedangkan data hasil uji statistik terhadap pertumbuhan isolat khamir R 1 10 menunjukkan bahwa pertumbuhan pada medium perlakuan terdapat hubungan yang sangat signifikan yaitu tingkat pertumbuhan yang tidak berbeda nyata dengan medium perlakuan dan, medium perlakuan dengan dan medium perlakuan dengan (P < 0,01). Puncak pertumbuhan pada setiap medium perlakuan terjadi pada waktu yang berbeda-beda, medium perlakuan, dan terjadi pada jam ke-10 sedangkan medium perlakuan terjadi pada jam ke-1. Puncak pertumbuhan tertinggi terjadi pada medium perlakuan dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml. L og Jumlah sel/m l.. Log Jumlah sel/ml Gambar 3. Kurva pertumbuhan isolat khamir R 1 () dan R 1 10 () dalam medium Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,12%) (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,2%) (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,%) (ekstrak singkong + asam laktat) dengan inkubasi pada suhu kamar dan agitasi 120 rpm Gambar. Kurva perubahan isolat khamir R 1 () dan R 1 10 () dalam medium Perlakuan (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,12%) (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,2%) (ekstrak singkong + asam laktat + amonium sulfat 0,%) (ekstrak singkong + asam laktat) dengan inkubasi pada suhu kamar dan agitasi 120 rpm 909

6 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 Pertumbuhan terbaik untuk isolat khamir R 1 terjadi pada medium perlakuan, dimana puncak pertumbuhannya terjadi pada jam ke- 10 dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml, laju pertumbuhan yang tercepat yaitu 0,29 sel/jam, dan berada pada pertumbuhan khamir yaitu,1. Sedangkan untuk isolat khamir R 1 10 pertumbuhan yang terbaik terjadi pada medium perlakuan dimana puncak pertumbuhannya terjadi pada jam ke-10 dengan jumlah sel sebesar 10 sel/ml, laju pertumbuhan yang tercepat yaitu 0,0 sel/jam, dan berada pada pertumbuhan yang optimum yaitu,23. Perbandingan optimasi medium terbaik urea dan amonium sulfat Pertumbuhan sel pada medium perlakuan terbaik yang dihasilkan oleh isolat khamir R 1 maupun R 1 10 dengan pemberian urea sebagai sumber nitrogen memberikan hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen (Gambar 1 dan 2). Hal tersebut disebabkan amonium sulfat mempunyai efek tekanan amonium yang dapat menekan sintesis beberapa enzim yang berperan dalam proses metabolisme sel sehingga pertumbuhan sel pun menjadi terhambat (ROWN, 190). Pengukuran penyerapan nitrogen Persentase jumlah nitrogen yang diserap oleh sel pada isolat khamir R 1 dan R 1 10 dengan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen memberikan hasil yang lebih tinggi dibandingkan urea sebagai sumber nitrogen dengan persentase tertinggi terjadi pada jam ke-2 untuk isolat khamir R 1 yaitu sebesar 20,93% dan untuk isolat khamir R 1 10 yaitu sebesar,1%. Hal tersebut dapat terjadi karena senyawa amonium sulfat merupakan senyawa yang lebih sederhana dibandingkan dengan urea. Senyawa amonium sulfat merupakan bentuk garam yang lebih mudah larut dalam air sehingga amonium sulfat akan lebih cepat terurai menjadi 2 molekul amonium (WNG, et. al., 199). Sedangkan urea akan terhidrolisis oleh air membentuk 2 molekul amonia dan 1 molekul O 2. monia yang terbentuk akan bereaksi dengan air membentuk gugus ammonium (ROWN, 190). Ion amonium yang terbentuk akan diserap oleh sel, sehingga jumlah nitrogen yang diserap oleh sel dengan pemberian amonium sulfat sebagai sumber nitrogen akan memberikan hasil yang lebih tinggi dalam waktu yang relatif singkat % Jumlah Nitrogen R1 U - R110 U - R1 S - R110 S - jam ke-10 jam ke-2 Medium Perlakuan Gambar. Grafik % jumlah nitrogen pada medium perlakuan terbaik (R 1 U = isolat khamir R 1 pada medium Perlakuan dengan sumber urea; R 1 10 U - = isolat khamir R 1 10 pada medium Perlakuan dengan sumber urea; R 1 S = isolat khamir R 1 pada medium Perlakuan dengan sumber amonium sulfat; R 1 10 S = isolat khamir R 1 10 pada medium perlakuan dengan sumber amonium sulfat) 910

7 Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 200 KESIMPULN Penggunaan urea sebagai sumber nitrogen untuk pertumbuhan isolat khamir R 1 dan R 1 10 memberikan pertumbuhan yang lebih tinggi dibandingkan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen de. Konsentrasi urea yang optimum untuk pertumbuhan isolat khamir R 1 adalah 0,% dan isolate khamir R 1 10 adalah 0,2%, sedangkan konsentrasi amonium sulfat yang optimum untuk pertumbuhan isolat khamir R 1 adalah 0,02% dan isolat khamir R 1 10 adalah 0,12%. Persentase jumlah nitrogen yang diserap oleh sel pada isolat khamir R 1 dan R 1 10 dengan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen memberikan hasil yang lebih tinggi dibandingkan urea sebagai sumber nitrogen dengan persentase tertinggi terjadi pada jam ke-2 untuk isolat khamir R 1 yaitu sebesar 20,93% dan untuk isolat khamir R 1 10 yaitu sebesar,1%. FTR PUSTK LSHIKH, M., Y.M. LSII, S.M. ZHRN, H.H. MOGWER and T.. LSHOWIME Effect of feeding yeast culture from different sources on the performance of lactating holstein cows in Saudi rabia, sian-ust, J. nim. Sci. 1(3): KUNG, L.J.R, E.M. KREK, R.S. TUNG,.O. HESSION,.. SHEPER, M.. OHEN, H.E. SWIN and J..Z. LEELE Effect od a Live Yeast ulture and Enzymes on In Vitro Ruminal Fermentastion and Milk Production of airy ow. J. airy. Sci. pp GRIFFIN,.H Fungal Physiology, Wiley Interscience Publication, New York, p. 13. SUGORO, I Peran Teknik Nuklir di idang Peternakan, Kompas tanggal 22 Mei 200. FIELS, M.L Foundatiomentals of Food Microbiology, Mc. Graw Hill ook o, New York. ROWN,.M mmonia ssimilation and Utilization In acteria and Fungi. In:, Microorganisms and Nitrogen Sources: Transport and Utilization of mino cids, Peptides, Proteins and Related Substrates. PYNE, J.W. (Ed.) John Wiley & Sons, Toronto. pp HRER, W. and L. IJKHUIZEN Physiological Responses to Nutrien Limitation, nn. Rev. Microbial. p. 12. STNURY, P.F. and. WHITKER. 19. Principles of Fermentation Technology, Pergamon Press, Toronto. pp. 0. WNG,.I..,.L. OONEY.,.L. EMIN., P. UNNIL,.E. HUMPREY and M.. LILLY Fermentation and Enzyme Technology, John Wiley & Sons, New York. p